Серия 4000 — это семейство интегральных схем (ИС) на основе КМОП- логики , впервые представленное в 1968 году компанией RCA . [1] Она была постепенно перенесена в буферизированную серию 4000B примерно после 1975 года. [2] Она имела гораздо более широкий диапазон напряжения питания, чем любое современное логическое семейство (рекомендуемый диапазон от 3 В до 18 В для серии «B»). Почти все производители ИС, работавшие в эту начальную эпоху, изготавливали модели для этой серии. Ее соглашение об именовании используется и сегодня.
История
Очень ранняя микросхема счетчика CD4029A в 16-контактном керамическом двухрядном корпусе ( DIP -16), производства RCAРаскрашенный кристалл ИС и схемы вентиля NAND CD4011BE
Серия 4000 была представлена как серия CD4000 COS/MOS в 1968 году компанией RCA [1] как маломощная и более универсальная альтернатива серии 7400 транзисторно-транзисторных логических микросхем (ТТЛ). Логические функции были реализованы с помощью недавно представленной технологии комплементарного металл-оксид-полупроводника (КМОП) . Хотя изначально компания RCA выпускала маркировку «COS/MOS» (что расшифровывалось как комплементарная симметрия металл-оксид-полупроводник), более короткая терминология КМОП стала предпочтительным обозначением в отрасли для обозначения этой технологии. [3] Первые микросхемы в серии были разработаны группой под руководством Альберта Медвина . [4]
Широкое внедрение изначально сдерживалось сравнительно более низкими скоростями конструкций по сравнению с конструкциями на основе ТТЛ. Ограничения скорости в конечном итоге были преодолены с помощью новых методов изготовления (таких как самовыравнивающиеся затворы из поликремния вместо металла). Эти варианты КМОП работали наравне с современными ТТЛ. Серия была расширена в конце 1970-х и 1980-х годах новыми моделями, которым были даны обозначения 45xx и 45xxx, но обычно инженеры все еще рассматривают их как часть серии 4000. В 1990-х годах некоторые производители (например, Texas Instruments ) портировали серию 4000 на более новые конструкции на основе HCMOS, чтобы обеспечить более высокие скорости.
Конструктивные соображения
Серия 4000 упрощает проектирование схем за счет относительно низкого энергопотребления , широкого диапазона напряжений питания и значительно увеличенной способности управления нагрузкой (fanout) по сравнению с TTL . Это делает серию идеальной для использования в прототипировании конструкций LSI . Хотя микросхемы TTL также являются модульными , им обычно не хватает симметричной силы управления КМОП, и поэтому может потребоваться больше внимания к нагрузкам, приложенным к их выходам. Как и в случае с TTL, буферизованные модели могут управлять более высоким электрическим током (в основном доступным для устройств ввода-вывода, таких как восьмеричные защелки и трехпозиционные драйверы), но имеют немного более высокий риск введения звона (переходных колебаний), если они не будут правильно демпфированы или терминированы. [5] [6] Многие модели содержат высокий уровень интеграции, включая полностью интегрированные счетчики с 7-сегментным дисплеем , счетчики с шагающим кольцом и полные сумматоры .
Обычные чипсы
CD4001B в корпусе DIP -14 (четырехвходовый логический элемент ИЛИ-НЕ )Распиновка CD4001B. Красный - питание, зеленый - входы, синий - выходыФункциональная схема CD4001B (четырехъядерный двухвходовой вентиль ИЛИ-НЕ)
Логические вентили
Шлепки
4013 – Двойной триггер типа D. Каждый триггер имеет независимые данные, Q, /Q, тактовый сигнал, сброс, установку.
40174 – Шестнадцатеричный триггер типа D. Каждый триггер имеет независимые данные и Q. Все они имеют общие тактовую частоту и сброс.
40175 – Четверной триггер типа D. Каждый триггер имеет независимые данные, Q, /Q. Все имеют общие тактовые импульсы и сброс.
Счетчики
4017 – Десятичный счетчик с 10-выходным декодером.
4026 – Десятичный счетчик с 7-сегментным цифровым декодированным выходом.
40110 – Реверсивный десятичный счетчик с 7-сегментным дисплеем-декодером и выходными драйверами 25 мА.
40192 – Реверсивный десятичный счетчик с 4-битной предустановкой BCD.
40193 – Двоичный счетчик с 4-битной двоичной предустановкой.
Декодеры
4028 – декодер 4-битного двоично-десятичного кода в 10-выходной код (может использоваться как декодер 3-битного двоично-десятичного кода в 8-выходной код )
4511 – декодер 4-битного двоично-десятичного кода в 7-сегментный дисплей с выходными драйверами 25 мА.
Таймеры
4047 – Моностабильный/астабильный мультивибратор с внешним RC- генератором.
4060 – 14-битный счетчик пульсаций с внешним RC-цепочкой или кварцевым генератором (длительной длительности) (входы триггера Шмитта) (можно использовать с кристаллом 32,768 кГц)
4541 – 16-битный счетчик пульсаций с внешним RC-генератором (большая длительность).
